6. Phương pháp nghiên cứu
3.3.3.2. Buồng cộng hưởng
Buồng cộng hưởng của Laser Ruby là buồng cộng hưởng quang học, thường được chế tạo ở hai dạng:
- Dạng 1: Gồm 2 gương phẳng ở 2
đầu: 1 gương làm nhiệm vụ phản xạ ánh sáng toàn phần, còn gương kia vừa phản xạ một phần (50%) ánh sáng truyền tới nó, vừa cho một phần ánh sáng truyền qua. Buồng cộng hưởng này khó chỉnh sửa. Buồng cộng hưởng này gọi là buồng cộng hưởng quang học hở (Fabri perot).
- Dạng 2: Người ta mài nhẵn 2 đầu thanh Ruby và một đầu phủ bạc làm
gương phản xạ, một đầu phủ bạc mỏng làm gương phản xạ một phần (50%). Buồng cộng hưởng này tiện lợi nhưng gương dễ bị đốt nóng trực tiếp bởi bức xạ Laser và khó làm lạnh. Buồng cộng hưởng này gọi là buồng cộng hưởng kín.
Các gương được bố trí sao cho ánh sáng đi lui, đi tới nhiều lần để làm tăng khả năng có được phát xạ kích thích nhưng mà không làm lệch. Nên đòi hỏi hai gương phải rất song song với nhau tới vài giây góc.
Để cải thiện công suất của buồng cộng hưởng người ta sử dụng chế độ điều biến độ phẩm chất buồng cộng hưởng. Sử dụng được phương pháp này vì thời gian sống của mức Laser trên khá dài. Người ta dùng van điện- cơ, điện-
Hình 26: Buồng cộng hưởng dạng 2 H ình 25: Buồng cộng hưởng dạng 1: 3- Gương phản xạ toàn phần 4- Gương phản xạ một phần
quang, từ- quang và quang- hóa để ngắt ánh sáng. Trong thời gian xung bơm tác dụng nếu độ phẩm chất của buồng cộng hưởng kém (van đóng) thì tạo được hiệu độ tích lũy cao hơn giá trị ngưỡng nhưng không thể phát ra Laser trước khi hoạt chất được bơm đầy. Lúc này độ phẩm chất Q của buồng cộng hưởng có giá trị nhỏ nhất (mất mát lớn). Khi mở van đột ngột thì độ phẩm chất Q của buồng cộng hưởng tăng lên đột biến, các nguyên tử ở trạng thái kích thích chuyển nhanh xuống mức Laser dưới, hiệu độ tích lũy giảm rất nhanh và cho thoát ra một năng lượng phát lớn dưới một xung có thời gian rất ngắn (10-7-10-9s), đó là một xung cực lớn với công suất rất cao (10-1000MW). Một cách tương đối có thể xem bề rộng phổ của Laser ruby lớn, lúc đó ta có thể tạo ra xung Laser ngắn khoảng 5-10ps bằng chế độ khóa mode. Cả hai phương pháp chủ động và bị động đều có thể sử dụng cho chế độ điều biến độ phẩm chất và khóa mode. Khi Laser hoạt động cả ở mode ngang và mode dọc thì sự hấp thụ bão hòa diễn ra chậm trong chế độ điều biến độ phẩm chất. Nhưng khi kết hợp đồng thời hai chế độ điều biến và khóa mode thì quá trình hấp thụ bão hòa diễn ra nhanh. Khi sử dụng khóa mode thì công suất có thể lên đến vài gigawatt, sử dụng điều biến thì công suất có thể lên đến vài chục megawatt.